Smegenų tyrimai rodo smegenų terapinės stimuliacijos poveikį
Nuostabus naujas tyrimas suteikia gydytojams vizualių smegenų tinklų įrodymų ir tai, kaip elektrinė smegenų stimuliacija padeda atkurti ar stimuliuoti konkrečius smegenų regionus.
Yra gerai žinoma, kad smegenų stimuliavimas elektra ar kitomis priemonėmis gali padėti palengvinti įvairių neurologinių ir psichinių sutrikimų simptomus. Klinikinėje praktikoje dažnai naudojamas būdas gydyti nuo epilepsijos iki depresijos.
Bet kas iš tikrųjų nutinka, kai gydytojai apgaubia smegenis?
Nedaug žinoma apie tai, dėl ko ši technika yra efektyvi, ar į kurias smegenų sritis reikėtų nukreipti gydant įvairias ligas.
Naujas tyrimas, kurį vedė Pensilvanijos ir Bufalo universitetai, yra žingsnis į priekį užpildant šias žinių spragas. Tyrimas apibūdina, kaip vieno smegenų regiono stimuliavimas veikia kitų regionų aktyvavimą ir didelio masto veiklą smegenyse.
"Mes gerai nesuvokiame smegenų stimuliacijos poveikio", - sakė pirmoji autorė Sarah Muldoon, Ph.D., Bafalo universiteto matematikos docentė.
„Kai gydytojas turi pacientą su tam tikru sutrikimu, kaip jie gali nuspręsti, kurias smegenų dalis stimuliuoti? Mūsų tyrimas yra žingsnis link geresnio supratimo, kaip smegenų jungiamumas gali geriau informuoti šiuos sprendimus “.
„Pažvelgus į smegenų architektūrą, atrodo, kad tai yra tarpusavyje susijusių regionų tinklas, kurie sąveikauja tarpusavyje kompleksiškai. Šiame tyrime uždavėme klausimą, kiek smegenų suaktyvina stimuliuodamas vieną regioną.
"Mes nustatėme, kad kai kurie regionai, stimuliuodami, gali labai lengvai nukreipti smegenis į įvairias valstybes, o kiti regionai turi mažiau įtakos", - sakė daktarė Danielle S. Bassett, bioinžinerijos docentė Pensilvanijos universiteto inžinerijos ir taikomųjų mokslų mokykla.
Tyrimas buvo atliktas bendradarbiaujant su pažintiniu neuromokslininku Jeanu M. Vetteliu iš Armijos tyrimų laboratorijos; kontrolės teoretikas Fabio Pasqualetti iš Kalifornijos universiteto (Riverside); Scottas T. Graftonas, MD, ir Matthew Cieslakas iš Kalifornijos universiteto, Santa Barbara; ir Shi Gu iš Pensilvanijos universiteto Psichiatrijos katedros.
Tyrimas, paskelbtas PLOS skaičiavimo biologija, naudojo skaičiavimo modelį smegenų veiklai imituoti aštuoniems asmenims, kurių smegenų architektūra buvo atvaizduota naudojant duomenis, gautus iš difuzinio spektro vaizdavimo. Ši vaizdo technika sukuria smegenų atvaizdo tipą, padarytą MRT skaitytuvu.
Mokslininkai ištyrė kiekvieno iš smegenų 83 regionų stimuliavimo poveikį. Nors rezultatai skyrėsi pagal asmenis, atsirado bendros tendencijos.
Tinklo centrai - smegenų sritys, kurios per baltąją smegenų medžiagą yra glaudžiai susijusios su kitomis smegenų dalimis - parodė tai, ką tyrėjai vadina „aukštu funkciniu efektu“. Jie pastebėjo, kad stimuliuojant šiuos regionus, visame pasaulyje suaktyvėjo daugybė smegenų regionų.
Šis poveikis buvo ypač pastebimas dviejuose smegenų potinkliuose, kuriuose, kaip žinoma, yra keli regioniniai centrai.
Šios sritys apima subkortinį tinklą (kurį sudaro regionai, kurie išsivystė gana anksti ir yra labai svarbūs emocijų apdorojimui) ir numatytojo režimo tinklą (kurį sudaro regionai, kurie vystėsi vėliau ir yra kritiškai svarbūs apdorojant save, kai asmuo yra poilsio metu arba nevykdant jokios užduoties).
Stimuliuoti regionai subkortikiniame tinkle baigėsi visuotiniais pokyčiais, kuriuose subjekto smegenyse sužibo sričių įvairovė.
Stimuliuojant regionus numatytojo režimo tinkle, taip pat nesunkiai atsirado daugybė naujų smegenų būsenų, nors aktyvacijos modelius suvaržė smegenų pagrindinė architektūra - baltosios medžiagos ryšiai tarp tinklo mazgų ir kitų smegenų dalių.
Nepaisant šio apribojimo, tinklo judrumas palaiko mintį, kad „ramybės“ smegenys yra tinkamos greitai pereiti į daugybę naujų būsenų, skirtų konkrečioms užduotims atlikti.
Skirtingai nuo regionų numatytojo režimo tinkle ir subkortikiniuose tinkluose, silpniau sujungtos zonos, tokios kaip jutimo ir asociacijos žievėje, suaktyvėjusios turėjo ribotesnį poveikį smegenų veiklai.
Šie modeliai rodo, kad gydytojai smegenų stimuliavimui galėtų taikyti dvi terapijos klases: „platus atstatymas“, keičiantis pasaulinę smegenų dinamiką, arba tikslingesnis požiūris, sutelkiantis dėmesį tik į kelių regionų dinamiką.
Tyrimas patvirtina ankstesnių Bassetto ir kitų tyrimų dėl smegenų struktūrinių tinklų valdomumo išvadas. Skirtingai nuo ankstesnio darbo, kurio rezultatams pasiekti naudotas linijinis modeliavimas, naujame tyrime buvo naudojami netiesiniai modeliai, tiksliau atspindintys kompleksinę smegenų veiklą, sakė Muldoonas.
Šaltinis: Bafalo universitetas
